biologija 1

Biološka raznolikost

raznovrsnost svih organizama na nekom prostoru

Bioraznolikost na razini gena, i vrste, ekosustava

Ekosustavi male bioraznolikosti

može doći do potpunog uništenja ekosustav

 nestanak vrste može narušiti ravnotežu i dovodi do uništenja ekosustava

Ekosustav velike bioraznolikosti

u slučaju da jedna vrsta nestane, druga će ju vrsta popuniti, preuzima njezinu ulogu i uspostavlja se ravnoteža

Hotspotovi bioraznolikosti

-geografska područja koja obiluju velikim brojem različitih vrsta

to su: Mediteran, amazonske prašume, Madagaskar, obalne šume zapadne Afrike, Indonezija i Novi Zeland.

Filogenetsko stablo (stablo života)

prikazuje podjelu organizama u 3 domene, model srodstvenih odnosa živih bića (OBLIK KLADOGRAMA)

Kladogram

prikaz srodnosti više organizama

Evolucija

grana biologije koja objašnjava razvoj života na Zemlji te postanak svih živih bića

Teorija velikog praska

znanstvena teorija o postanku svemira, zvijezda i galaksija

96% živih tvari čine

vodik (H), ugljik (C), dušik (N), kisik (O)

vruća faza

Snažna vulkanska aktivnost

Visoke temperature

Nema vode na površini Zemlje

Nedostatak atmosfere

Električna pražnjenja u obliku munja

UV zračenja

Meteori, kometi…

proces hlađenja

Stvaraju se slojevi Zemljine kore

Vodena para se kondenzira i pada na površinu

Postepeno, kiša hladi Zemljinu površinu tvoreći prve oceane i mora

kemijska evolucija

dugotrajan postupan proces u kojem iz jednostavnih anorganskih molekula nastaju jednostavne organske molekule te iz njih sve složenije organske molekule

nastanak prve atmosfere

Plinovi H,C,N,O, nalaze se u užarenoj jezgri planeta

Vulkanskim erupcijama iz Zemljine unutrašnjosti su izlazili plinovi i oblikovana je prva atmosfera

U praatmosferu izbačene su velike količine  i vode (vodena para)

Dušik, vodik,

što nastaje djelovanjem munja i gromova na ranoj zemlji

nastaju jednostavne organske molekule: metan i amonijak

 redukcijska atmosfera

nema elementarnog kisika

nastanak praocena

(Kondenzacijom vodene pare nastale su kiše koje postupno hlade Zemljinu površinu i stvaraju oceane i mora)

Prvi oceani bili su kiseli

Snažno su reagirali sa mineralima Zemljine kore

kapljica praoceana

Sadržali su ione klorida (Cl), natrija (Na), kalija (K), kalcija (Ca) i magnezija (Mg)

Tu kapljicu praoceana po kemijskom sastavu zadržali su svi organizmi do danas u svojoj staničnoj tekućini

monomeri

jednostavne organske molekule (npr. amino kiseline)

polimeri

monomeri koji su se složili u složenije molekule (npr. proteini)

Kozmološka teorija

život na Zemlji došao je iz svemira zahvaljujući meteoritima – ugljikovi hondoriti. Oni su izvor organskih sirovina za nastanak makromolekula. Sadrže spojeve koji su dijelovi nukleinskih kiselina.

Spontana generacija (abiogeneza) (17.st.)

živi organizam može nastati iz nežive tvari

Biogeneza

živi organizam može nastati samo iz živog organizma

Francesco Redi, Abbe Lazzaro Spallazani, Louis Pasteour

1920. Oparin (rus) i Haldane (englez) neovisno jedan o drugom iznose novi oblik ideje o abiogenezi

Pretpostavka: neživa tvar se prirodno oblikuje u živu tvar u uvjetima primitivnoj Zemlji

Neživa tvar postupno postaje sve orgarizanija i poprima osobine žive tvari

1953. Miller-Ureyev pokus: simulacija uvjeta praoceana

Dokaz: nastanak organskih spojeva iz anorganskih

svojstva vode

1. dipolarna molekula

2. polarno otapalo

3. anomalija vode

4. kapilarnost, kohezija i adhezija

5. visok specifični toplinski kapacitet

6. pH vrijednost otopine (ionizacija vode)

7. površinska napetost

dipolarna molekula

jedan kraj molekule ima slabo negativan, a drugi slabo pozitivan naboj

molekule vode međusobno se privlače poput magneta - VODIKOVE VEZE

(zbog vodikove veze ima visoko vrelište i talište na 0 celzijusa)

polarno otapalo

s obzirom na topljivost tvari mogu biti hidrofilne i hidrofobne

hidrofilne tvari se otapaju u vodi - polarne građe, imaju isti naboj kao i voda (npr. sol)

hidrofobne tvari se ne otapaju u vodi - nepolarne, nemaju isti naboj kao voda, otapaju se u nepolarnim otapalima (npr. ulja i masti)

hidratacijski omotač

molekule vode (hidratacijski omotač) razdvoje ione soli u vodi i nastaje vodena otopina kuhinjske soli koja ima različita svojstva od kristalića soli i vode

anomalija vode

pri 4®C voda je najgušća

   Voda u krutom stanju (led) povećava svoj volumen, širi se i ima manju gustoću nego u tekućem stanju, ostale tvari hlađenjem smanjuju svoj volumen

kapilarnost

kretanje tekućine protiv sile teže kroz uske kapilare

kohezija

privlačne sile između molekula iste tvari (vode) povezane u neprekinutu nit preko vodikovih veza

adhezija

privlačna sila između molekula različitih tvari, omogućuje penjanje vode uz stijenku kapilare

visok specifični toplinski kapacitet

voda se sporo zagrijava i hladi

   Održava se stalna tjelesna temperatura

Ublažava nagle promjene temperature na Zemlji

prozirnost vode

omogućuje prolazak svjetlosti kroz stanice

pH vrijednost otopine (ionizacija vode)

koncentracija vodikovih iona u otopini izražava se kao pH vrijednost

površinska napetost

dolazi do površinske napetosti zbog kohezije molekula vode na njezinoj površini

na granici sa zrakom molekule vode stvaraju tanku elastičnu opnu

gazivoda/vodena kopnica

kojim procesom je započeo postupni razvoj živih bića

abiogenezom

probiont ili potobionti

molekula organskih spojeva koje su se pasivno udriživale i kapličaste nakupine s membranom

1. terorija o nastanku probionata: oparin

kocearvati - nakupine ugljikohidrata, nukleinskih kis., lipida i proteina (ili nakupine organskih molekula) okružene tankim slojem molekula vode

nemaju pravu membranu, ne smatra ih se živim no mogu rasti i dijeliti se (u labaratorijskim uvijetima i izvan)

2. teorija o nastanku probionata: fox

mikrosfere - nakupine amino kiselina s dvostrukom membranom

mogu nabubriti ili se smanjiti ovisno o osmotskom tlaku okoline, mogu upijati tvari iz okoline i mogu oblikovati pupove koji kad se odvoje čine 2. generaciju mikrosfera

biološka evolucija

opisuje nastanak i razvoj života na Zemlji

3 obilježja koja su trebali poprimiti probionti kako bi se smatrali živim stanicama

rast, metabolizam i razmnožavanje

(to je bio put prema prvoj pravoj stanici i time je započela biološka evolucija)

što se smatra kako je nastao život

smatra se da je život nastao u dubokomorskim jarcima uz hidrotermalne oduške - pukotine Zemljine kore iz kojih izlazi zagrijana voda iz unutrašnjosti Zemlje

fosili tih stanica podsjećaju na današnje metanske bakterije, a pronađene su u Kanadi

na koji način metanske bakterije dolaze do energije?

kemoautotrofi - koriste eneergiju iz kemijskih reakcija kako bi došli do energije (obavljaju kemosintezu)

kemosinteza: koriste energiju iz pretvorbe CO2 u organske spojeve i energiju koja se oslobađa prilikom oksidacije sumporovodika (H2S) u sumpor (S)

osim metanskih bakterija, koje su još bakterije kemoautotrofi?

sumporne

kako su prvi organizmi obavljali proces kemosinteze?foto

iskorištavali su plinove koji su se ispuštali iz vulkana na dnu mora

fotosinteza

(obavljaju ju autotrofi), energiju za pretvorbu CO2 dobivaju od Sunca

oksidiraju se molekule vode i kao nusprodukt nastaje kisik

stromatoliti

fosili prvih cijanobakterija

nakupine cijanobakterija na vapnenačkim tvorevinama

nastali prije 3,5 milijardi godina

pronađeni na stijenama Afrike i Australije

kako su živa bića prvi put utjecala na životne uvjete na Zemlji?

cijanobakterije otpuštaj kisik u atmosferu i stvaraju se aerobni uvjeti za život

organizmi prije aerobnih uvjeta

prokarioti - nemaju oblikovanu jezgru i druge organele

prvi organizmi na Zemlji prije cijanobakterija

prokarioti, anaerobni, vjerojatno kemoautotrofi ili heterotrofi

cijanobakterije (tilakoidni sustav, bić i pile, kapsula i želatuidni omotač)

tilakoidni sustav- čini ih većima od drugih bakterija, zeleni pigment kolorofil koji omogućuje fotosintezu

bić i ple - nemaju (imaju heterotrofne bakterije kojima služi za kretanje)

kapsula - nemaju (imaju heterotrofne bakterije koje štiti od nepovoljnih uvjeta u okolišu)

želatoidni omotač - sluzavo, sklisko, štiti cijanobakterije od isušivanja

kolonije u kojima mogu živjeti cijanobakterije

nitasa kolonija - ima heterocistu

kuglasta kolonija

heterocista

razlikuje se od drugih po tome što ima deblje stjenke, nema dna te istovremeno može obavljati fotosintezu i vezati atmosferski dušik, obogaćuje staništa

cijanobaketrije prozivode kisik… on u početku…

u početku se kiski otapa u okolnoj vodi i razgrađuje uginule organizme

cijanobaketrije prozivode kisik… kasnije kisik…

vodene povrine su se punile kiskiom dok nisu postale prezasićene - kisik se kreće nakupljati u atmosferi

za anaerobne prokariote bio otrovan i preživljavaju samo oni organimi koji su razvili sposobnost toleriranja kiska ili oni koji i dalje žive u anaerobnim staništima

prve molekule ozona

nastaje djelovanjem uv zračenja na molekule kisika

u početku se stvara blizu površine zemlje - otrovan za živa bića (poguban)

kasnije se nakupljao i uzdigao u stratosferu - štiti živa bića od uv zračenja

prizemni ozon

umjetno stvoren spoj, nastaje prvenstveno fotokemijskim rekcijama između hlapljivog ugljikovog i dušikovoh oksida (onećiščavajuće tvari u zraku - ispušni plinovi, izgaranje fosfornih goriva…)

utjecaj na živi svijet - respiratorni problemi, štetno djelovanje na biljke, oštećuje gumu i plastiku

ozonske rupe

područja prorijeđenog stratosferskog ozona

1. ledeno doba

metan, glavni staklenički plin, stvara efekt staklenika (prije 400 milijuna godina)

molekule kiska reagiraju s metanom i nastaje ugljikov dioksid - 80 puta slabiji staklenički plin koji onda hladi temp. na Zemlji

ledeno doba traje oko 300 milijuna godina (2,4-2,1 milijardi god.)

postanak složenijih stanica - eukarioti

organizmi razvijaju nove prilagodbe (npr. sanično disanje) - sada koristeći kisik stvaraju mnogo više energije za funkcioniranje stanice

postanak eukariotske stanice

1. stanica je razvila nabore u svojoj membrani - odvajaju se od membrane i okružuju DNA (nukleoid)

2. alfaproteo bakterija - aerobna bakterija

3. energija - citoplazma je puna probavljenih molekula, probavljajući ih proizvode toliko energije fa je iscurila citoplazma u stanice

4. kružna molekula DNA je zajednička mitohondrijima i kolorplastima

endosimbiotska teorija

jedan organizam živi unutar drugoga (oboje imaju korist)

objašnjava postanak eukarioteske stanice

dokazi endosimbiotske teorije

1. mitohondriji i kloroplasti su slični bakterijama po veličini

2. obvijeni su membranom (dvostruke)

3. imaju vlastitu dna

4. dijele se zasebno

5. imaju vlastite ribosome (tjelašca)

sedra

šupljikavi kamen vapnenac

stvara se u podnožju slapova

proces sedrenja

CaCO₃ (s) + CO₂ (g) + H2O (l) →← Ca(HCO₃)₂ (aq)

prskenjem vode kalcijev hidrokarbonatom (Ca(HCO₃)₂) oslobađa se CO₂ koji za fotosintezu koriste sedotvorci (cijanobakterije, alge i mahovine)

zbog tog se ravnoteža kem, reakcije pomiče prema reaktantima, odnosno u smijeru nastanka CaCO₃ (vapnenca)

2. ledeno doba

prije 650 milijuna godina

pojačane vulkanske aktivnosti tijekom kojih se izbacijue velika količina CO₂

CO₂ otapa se u vodi i nastaje ugljična kiselina koja otapa stijene

CO₂ (g) + H₂O (l) → H₂CO₃ (aq)

H₂CO₃ (aq) + H₂O (l) → ← 2H₃O⁺(aq) + CO₃^2-(aq)

cijanobakterije vežu velike kol. CO₂ i ugrađuju ga u stijene, time smanjujući koncentraciju CO2 u vodi → nikse temp. zraka i novo ledeno doba (650.-600.mil.god)

ledeno doba preživljavaju cijanobakterije, organizmi koji su se prilagodili i predci prvih mnogostaničnih organizama

kraj 2. ledenog doba

vulkani ponovo eruptiraju i izbacuju goleme kol. CO₂ i temperatura zraka raste, snijeg i led se otapaju

spirulina

spirulina je mikroalga slična bakterijama koja se često koristi kao dodatak prehrani

ima visoku nutritivnu vrijednost, a bogata je bejlančevinama, masnim kiselinama (kao što je omega 3) i antioksidansima

ima potencijal u proizvodnji biogoriva - brzo raste, efikasno pretvara CO₂ u biomasu, i sadrži lipide i ugljene hidrate pogodne za biodizel i bioetanol

“cvjetanje“ cijanobakterija

gnojva dodana biljkama kiše ispiru i ona dospijevaju do obližnjih voda, povećana koncentracija tih tvari utječe na masovno raznožavanje cijanobakterija

nakon što ugibaju svu energiju potroše na njhovu razgradnju —> oslobađaju se otrovni plinovi koji uzrokuju pomor vodenih organizama i životinja koja se natapajaju tom vodom

organizmi straiji od onih koji imaju DNA

RNA

kako je došlo do nastajanja višestaničnih organizama

jednostavni organizmi → udružuju se u kolonijalne organizme → višestanični organizmi

volvox

kuglasta kolonija jednostavnih zelenih algi

stanice unutar kolonije podijeljene su prema ulozi koju obavljaju (fotosintetske, stanice za kretanje, za razmnožavanje, itd.)

*pojava funkcionalno raznolikih stanica prva je stepenica prema mnogostaničnim organizmima

fiziološka otopina

vodena otopina kuhinjske soli, sadrži istu koncentraciju soli kao i ljudski organizam

infuzijom fiziološke otopine nadoknađuje se izgubljena tekućina direktno u krv